Low cost experiments to assess alternative conceptions about the electric current in simple circuits
DOI:
https://doi.org/10.26512/rpf.v3i2.22660Keywords:
Alternative conceptions. Electric circuits. Electric current. Electricity.Abstract
Experiments with low cost materials, entirely made by students of the 3rd. Year of High School of a public school in Ceará State, were used to investigate alternative conceptions about simple electric circuits. Clinical interviews with 13 students selected according to the pattern of their responses in the multiple-choice test designed to investigate alternative conceptions and their school performance in the discipline prior to the experiment showed the recurrence of alternative conceptions as well as the lack of consistency in written responses, according to reports in the literature. The clinical interviews, conducted approximately one month after the manipulation of the experiments, showed that the simple accomplishment of the experiments is not able to overcome the more persistent alternative conceptions. Nevertheless, it is believed that the concomitant use of experiments and clinical interviews may be potentially useful to provide conceptual changes. In school practice, this procedure can subsidize the establishment of didactic strategies to overcome the most recurrent alternative conceptions
Keywords: alternative conceptions, electric circuits, electric current, electricity.
Downloads
References
ANDERSON, R. D. Childrens ability to formulate mental models to explain natural phenomena. Journal of Research in Science Teaching, v. 3, p. 326”“332, 1965. 12
ANDRADE, F. A. L. et al. Recorrência de concepções alternativas sobre corrente elétrica em circuitos simples. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 40, n. 3, p. e3406”“12, 2018. 11, 22, 24, 25, 27
ASSIS, A. K. T.; HERNANDES, J. A. The Electric Force of a Current: Weber and the surface charges of resistive conductors carrying steady currents. Montreal: C. Roy Keys, 2007. 20
AUSUBEL, D. P. The use of advance organizers in the learning and retention of meaningful verbal material. Journal of Educational Psychology, v. 51, n. 5, p. 267”“272, 1960. Http://doi.org/10.1037/h0046669. 10, 11
AUSUBEL, D. P. Cognitive structure and the facilitation of meaningful verbal learning. Journal of Teacher Education, v. 14, n. 2, p. 217”“222, 1963. 10
AUSUBEL, D. P. A cognitive theory of school learning. Artigo apresentado no encontro da American Psychological Association, San Francisco, September, 1968., 1969. Http://doi.org/10.1002/1520-6807(196910)6:4<331::AID-PITS2310060402>3.0.CO;2-W. 10
AXT, R.; MOREIRA, M. A. O ensino experimental e a questão do equipamento de baixo custo. Revista de Ensino de Física, v. 13, p. 97”“103, 1991. 16
BARKE, H. D.; HAZARI, A.; YITBAREK, S. Misconceptions in Chemistry. Addressing Perceptions in Chemical Education. Berlin: Springer, 2009. 11
BARP, J. Uma proposta de trabalho orientada por projetos de pesquisa para introduzir temas de física no 9o. ano do ensino fundamental. Dissertação de Mestrado. Instituto de Física. 2016. UFRGS. 16
BISCUOLA, G. J.; BôAS, N. V.; DOCA, R. H. Tópicos de Física. São Paulo: Editora Saraiva, 2007. v. 3. 18, 19
BLUMENFELD, P. C. et al. Motivating project-based learning: sustaining the doing, supporting the learning. Educational Psychologist, v. 26, n. 3, p. 369”“398, 1991. 16
BORGES, A. T.; GILBERT, J. K. Mental models of electricity. Int. J. Sci. Educ., v. 21, n. 1, p. 95”“117, 1999. 11
BRUNER, J. S. The course of cognitive growth. American Psychologist, v. 19, n. 1, p. 1”“15, 1964. Http://doi.org/10.1037/h0044160. 10
BRUNER, J. S. Uma nova teoria de aprendizagem. 3a.. ed. Rio de Janeiro: Bloch Editores, 1975. 10
BRUNER, J. S. O processo da educação. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1978. 10
CODD, J. A. The clinical interview: an holistic approach to the evaluation of learning. J. Curriculum Studies, v. 13, n. 2, p. 145”“150, 1981. 12
COHEN, R.; EYLON, B.; GANIEL, U. Potential difference and current in simple electric circuits: A study of students concepts. American Journal of Physics, p. 407”“412, 1983. Http://doi.org/10.1119/1.13226. 11, 20
DOMINGUEZ, M. E.; MOREIRA, M. A. Deteccion de conceptos intuitivos en electricidad a traves de entrevistas clinicas. Revista de Enseñanza de La Fisica, v. 2, n. 1, p. 7”“15, 1988. 11, 12
DRIVER, R.; EASLEY, J. Pupils and paradigms: A review of literature related to concept development in adolescent science students. Studies in Science Education, v. 5, p. 61”“84, 1978. Http://doi.org/10.1080/03057267808559857. 12
DUIT, R.; RHONECK, C. Learning and understanding key concepts of electricity. In: TIBERGHIEN, A.; JOSSEM, E. L.; BAROJAS, J. (Ed.). Connecting Research in Physics Education with Teacher Education. Cambridge: International Commission on Physics Education, 1998. p. 1”“6. 11, 25
ENGELHARDT, P. V.; BEICHNER, R. J. Students understanding of direct current resistive electrical circuits. American Journal of Physics, v. 72, n. 1, p. 98”“115, 2004. Http://doi.org/10.1119/1.1614813. 11, 23, 25
FREDETTE, N.; LOCHHEAD, J. Student conceptions of simple circuits. The Physics Teacher, v. 18, p. 194”“198, 1980. Http://doi.org/10.1119/1.2340470. 11
FREIRE, P. Educação e mudança. 31. ed. São Paulo: Paz e Terra, 2008. 10
GASPAR, A. Compreendendo a física: eletromagnetismo e física moderna. São Paulo: Editora Ática, 2010. 19, 20
HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Física Básica. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1981. v. 3. 21
HARBOLA, M. K. Energy flow from a battery to other circuit elements: Role of surface charges. American Journal of Physics, v. 78, p. 1203”“1206, 2010. 20
HARTEL, H. The electric circuit as a system: A new approach. European Journal of Science Education, v. 4, n. 1, p. 45”“55, 1982. 20
HARTEL, H. The so-called simple electric circuit - it is not that simple. 2012. Disponível em https://researchgate.net/publication/311102570. Acesso em 15/1/2018. 20
HARTEL, H. Tensão e cargas superficiais - o que wilhelm weber já sabia há 150 anos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 29, n. 3, p. 1015”“1029, 2012. 20
HEALD, M. A. Electric fields and charges in elementary circuits. American Journal of Physics, v. 52, p. 522”“526, 1984. 20
HUANG, I. Childrens conception of physical causality: A critical summary. Pedagogical Seminary and Journal of Genetic Psychology, v. 63, n. 1, p. 71”“121, 1943. Http://doi.org/10.1080/08856559.1943.10533231. 13
IVIC, I. Lev Semionovich Vygotsky. Recife: Editora Massangana, 2010. 10
JACKSON, J. D. Surface charges on circuit wires and resistors play three roles. American Journal of Physics, v. 64, n. 7, p. 855”“870, 1996. Http://doi.org/10.1119/1.18112. 20
KRAJCIK, J. S.; BLUMENFELD, P. C. Project-based learning. In: SAWYER, R. K. (Ed.). The Cambridge Handbook of the Learning Science. Cambridge: Cambridge University Press, 2006. p. 317”“333. 16
LIN, J.-W. A cross-grade study validating the evolutionary pathway of student mental models in electrical circuits. EURASIA Journal of Mathematics Science and Technology Education, v. 13, n. 7, p. 3009”“3137, 2017. 11
MCDERMOTT, L. C.; SHAFFER, P. S. Research as a guide for curriculum development: An example from introductory electricity. part i: Investigation of student understanding. American Journal of Physics, v. 60, n. 11, p. 994”“1003, 1992. 11, 12
MEDEIROS, A.; LINS, S.; DIAS, E. Estudando os modelos mentais de estudantes com a utilização de um quadro de circuitos. Florianópolis: [s.n.], 2000. Trabalho apresentado no VII Encontro de Pesquisadores em Ensino de Física. 27
MOREIRA, M. A.; MASINI, E. F. S. Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São Paulo: Moraes, 1982. 10, 11
MOREIRA, M. A.; SANTOS, C. A. dos. The influence of content organization on students cognitive structure in thermodynamics. Journal of Research in Science Teaching, v. 18, p. 525”“531, 1981. 11
NEHRING, C. M. et al. As ilhas da racionalidade e o saber significativo: o ensino de ciências através de projetos. Ensaio, v. 2, n. 1, p. 88”“105, 2000. 16
NOVAK, J. D. A Summary of Research in Science Education for 1972. Columbus: ERIC Information Analysis Center, 1973. 12
NOVAK, J. D. Concept mapping: A useful tool for science education. Journal of Research in Science Teaching, v. 27, n. 10, p. 937”“949, 1990. Http://doi.org/10.1002/tea.3660271003. 12
NOVAK, J. D.; CAñAS, A. J. The theory underlying concept maps and how to construct and use them. Technical Report IHMC CmapTools, 2006. Disponível em
http://cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/TheoryUnderlyingConceptMaps.pdf. Acesso em 15/2018. 11
OSBORNE, R. Towards modifying childrens ideas about electric current. Research in Science & Technological Education, v. 1, n. 1, p. 73”“82, 1983. Http://doi.org/10.1080/0263514830010108. 11
PELLA, M. O.; ZIEGLER, R. E. The use of static and dynamic mechanical models in teaching aspects of the theoretical concept the particle nature of matter. The University of Wisconsin, Madison, 1967. 12
POSNER, G. et al. Accommodation of scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, v. 66, p. 211”“227, 1982. 11
POSNER, G. J.; GERTZOG, W. The clinical interview and the measurement of conceptual change. Science Education, v. 66, n. 2, p. 195”“209, 1982. 12, 13, 25, 27
RODRIGUES B. A., . B. A. T. O ensino de ciências por investigação: Reconstrução histórica. In: . Curitiba: XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 2008. p. 1”“12. 16
ROSSER, W. G. V. What makes an electric current flow.. American Journal of Physics, v. 31, n. 11, p. 884”“885, 1963. Http://doi.org/10.1119/1.1969147. 20
RUSSELL, B. R. Surface charges on conductors carrying steady currents. Citation: Am. J. Phys, v. 36, n. 6, 1968. Http://doi.org/10.1119/1.1974963. 20
SANTOS, C. A. dos; MOREIRA, M. A. Aplicação da análise de agrupamentos hierárquicos ao mapeamento cognitivo de conceitos físicos. Revista Brasileira de Física, v. 9, n. 3, p. 859”“869, 1979. 10
SANTOS, C. A. dos; MOREIRA, M. A. Aplicação da análise multidimensional ao mapeamento cognitivo de conceitos físicos. Revista Brasileira de Física, v. 9, n. 3, p. 849”“858, 1979. 10
SANTOS, C. A. dos; MOREIRA, M. A. Instrumentos de medida para o mapeamento cognitivo de conceitos físicos. Revista Brasileira de Física, v. 9, n. 3, p. 835”“848, 1979. 10
SEBASTIA, J. M. Cognitive mediators and interpretations of electric circuits. In: . Ithaca: Misconceptions Trust: The Proceedings of the Third Internacional Seminar on
Misconcpetions and Educational Strategies in Science and Mathematics, 1993. p. 1”“12. 23
SHAFFER, P. S.; MCDERMOTT, L. C. Research as a guide for curriculum development: An example from introductory electricity. part ii: Design of instructional strategies. American Journal of Physics, v. 60, n. 11, 1992. Http://doi.org/10.1119/1.16979. 11
SHIPSTONE, D. M. A study of childrens understanding of electricity in simple dc circuits. European Journal of Science Education, v. 6, n. 2, p. 185”“198, 1984. 11
SHIPSTONE, D. M. et al. A study of students understanding of electricity in five european countries. International Journal of Science Education, v. 10, n. 3, p. 303”“316, 1988. 11, 25
SILVEIRA, F. L.; MOREIRA, M. A.; AXT, R. Validação de um teste para verificar se o aluno possui concepções científicas sobre corrente elétrica em circuito simples. Ciência e Cultura, v. 41, n. 11, p. 1129”“1133, 1989. 11, 12
SILVEIRA, F. L. d. Um teste para verificar se o respondente possui concepções científicas sobre corrente elétrica em circuitos simples. In: FILHO, J. B. R. (Ed.). Física no ensino médio: falhas e soluções. Porto Alegre: Edipucrs, 2011. p. 61”“67. 11
SOLANO, F. et al. Persistencia de preconcepciones sobre los circuitos electricos de corriente continua. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 24, n. 4, p. 460”“470, 2002. 11
STOCKLMAYER, S. M.; TREAGUST, D. F. Images of electricity: How do novices and experts model electric current? International Journal of Science Education, v. 18, n. 2, p. 163”“178, 1996. Http://doi.org/10.1080/0950069960180203. 19
VARNEY, R. N.; FISHER, L. H. Electric fields associated with stationary currents. American Journal of Physics, v. 52, n. 12, p. 1097”“1099, 1984. 20
VYGOTSKY, L. S. Mind in society. The development of higher psychological processes. Cambridge: Harvard University Press, 1978. 10
VYGOTSKY, L. S. A formação social da mente. São Paulo: Livraria Martins Fontes, 1991. 10
WELTI, R. Las cargas superficiales y el flujo de energ a en un circuito simple. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 27, n. 4, p. 577”“582, 2005. 20
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, sendo o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Attribution License o que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial nesta revista.
Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).
